DE1432776A1 - Zentrifugalabscheider - Google Patents
ZentrifugalabscheiderInfo
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Description
US-Ser.No. 205,987
Convention date:
June 28, 1963
Convention date:
June 28, 1963
Dr. Expl.
Bird Machine Company, South Walpole, Massachusetts,
U.S.A.
Zentrifugalabscheider
Vorliegende Erfindung befaßt sich mit Zentrifugalabscheidern zum Abtrennen von Peststoffen aus !Flüssigkeiten, um Trockenstoffe
herzustellen oder Flüssigkeiten zu klären. Sie hat insbesondere Druckabscheiderkonstruktionen zum Gegenstand, mit
denen aich feststoffteilchen im Größenbereich von 3,2 mm (1/8 Zoll) länge und darüber bis hinab zum Mikromillimeterbereioh
kontinuierlich über längere Zeiträume abscheiden lassen·
Tiele Herstellungsverfahren für Arzneimittel, Nahrungsmittel,
Kunstharze, Metalle usw. werden ganz erheblich verbessert, und einige dieser Verfahren lassen sich überhaupt
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nur dann durchführen, wenn dabei eine Feststoff-Flüssigkeitstrennung
unter hohem Druck, d.h. einem Druck von mehr als 1 atü (15 p.s.i.g.) bis in den Bereich von etwa 5-10 atü (75-150
p.s.i.g.) vorgenommen wird. Durch derartig hohe Drücke wird verhindert, daß bestimmte in Flüssigkeiten gelöste Stoffe ausfallen
und die abzuscheidenden Feststoffe verunreinigen, und wird es außerdem möglich, die Flüssigkeit zu erwärmen, um die
für die Zentrifugalabscheidung benötigten niedrigen Viskositäten zu erhalten.
Es ist sehr wünschenswert, daß ein Zentrifugalabscheider universell ausgebildet und ohne größere Änderungen für eine
große Vielzahl verschiedenartiger Verfahren verwendbar ist, und daß er ohne Reparaturen über längere Zeiträume von etwa 10 000
Stunden und mehr betrieben werden kann. Andernfalls verteuert sich die Herstellung und Wartung solcher Maschinen ganz erheblich.
Ein restlos befriedigender Druckabscheider steht derzeit
nicht zur Verfügung, da die speziellen Probleme der Abdichtung an den Stellen, wo die Antriebswelle des Abscheiders aus dem
Druckgehäuse nach außen tritt, bisher noch nicht gelöst werden konnten. In den im Gehäuse unter Druck gehaltenen Behandlungsflüssigkeiten oder -gasen sind stets Feststoffe dispergiert,
die im FaIl^ eines Aussickerns der Flüssigkeit oder des Gases
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sich in den Dichtungen absetzen, so daß die Dichtungen sehr rasch verschleißen. Ferner sind viele Behandlungsgase explosiv, ·
schädlich oder sehr teuer, so daß ihr Verlust durch Abströmen in die Atmosphäre nicht tragbar ist. Andererseits ist ein Einsickern
von Abdichtflüssigkeit aus einer Puff erdichtungskainmer
ins Gehäuseinnere dann nicht tragbar, wenn die Dichtungsflüssigkeit mit dem betreffenden Verfahren nicht verträglich ist,
während in vielen Fällen solche Flüssigkeiten zwar verträglich,
zugleich aber schädlich, flüchtig oder kostspielig sind, so daß sie aus diesem Grunde ebenfalls als Dichtungsmittel
für einen Universaldruckabscheider ungeeignet sind.
Kleine Mengen &n trockenem Inertgas wie Stickstoff oder
Argon können zwar bei fast al2-~n Verfahren in Kauf genommen
werden; wenn man jedoch derartige Gase als Pichtmittel in einer Dichtungskammer verwendet, so v/erden dsSurcii offenbar
mehr Probleme geschaffen als gelöst. Es ist äußerst schwierig, Gas gegen Aussickern aus der Kammer in den Behandlungsraum und
in die Atmosphäre abzudichten, und es wurde als untragbar kostspielig
angesehen, eine universell anwendbare Dichtungskonstruktion zu schaffen, die über mehrere tausend Betriebsstunden, wie
sie von kontinuierlich arbeitenden Abscheidern verlangt werden, standhalten. Labyrinthdichtungen und anderweitige Dichtungen
mit Spiel kommen wegen der übermäßigen Leckverluste nicht in Frage. Im Falle von "Kontaktdichtungen1' für Trockengas (worunter
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Dichtungen zu verstehen -sind, bei denen ein von einer Welle getragenes
bewegtes Teil und ein am Gehäuse befestigtes oder abdichtend angebautes ortsfestes Teil zum Zwecke der Primärabdichtung
in reibungsarmer Berührung miteinander gehalten werden) wird, wenn die gegeneinander bewegten Teile zu fest aneinander
gedrückt werden, die Dichtung nach wenigen hundert Betriebsstunden zerstört, da keine Flussigkeitsschmierung stattfindet, während,
wenn die Teile zu lose gegeneinander gepreßt werden, übermäßig große Mengen an Gas in das Abscheidergehäuse eindringen
können, so daß das teure Gas verschwendet wird und mitunter das Verfahren abgebrochen oder Spezialausrüstungen für die Entfernung
des Gases herangezogen werden müssen· Will man daher solche Kontaktdichtungen verwenden, so müssen die Primärdichtungsflachen
genau auf eine kritische leichte Belastung eingestellt werden, was sich im Hinblick auf die\lange Lebensdauer, die für zahlreiche
mit Zentrifugalabscheidern arbeitende Verfahren erforderlich ist, als undurchführbar oder unzweckmäßig erweist. Ferner
sind die üblichen Flächenkontaktdichtungen für Gase äußerst
kostspielig in der Herstellung.
Zusätzlich zu den vorgenannten Problemen, die bei sämtlichen Druckzentrifugen auftreten, hat man es mit weiteren ungelösten
Problemen in solchen Fällen zu tun, wo Vollwandbecherzentrifugen mit Innenförderer verwendet werden, wie es vorzugsweise
besonders dann geschieht, wenn praktisch trockene Fest-
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stoffe kontinuierlich, gewonnen werden müssen. Eines dieser
Probleme ergibt sich daraus, daß solche Zentrifugen zwei hoohtourige,
konzentrisch angeordnete Horizontaldrehachsen "benötigen, die mit verschiedenen Drehzahlen laufen und deren äußere den
Zentrifugenbeeher und deren innere eine Förderschnecke trägt.
In diesem Iall4 nn*ß man nicht nur die Außenseite der Becherachse
gegen das Gehäuse abdichten.sondern auch sicherstellen, daß das Yerfahrensgas und die feststoffe nicht zwischen den
Achsen entweichen können. Ferner mui3 eine für solche Zentrifugen verwendete Dichtung klein ausgebildet sein, da die länge und
Masse der bewegten Teile nicht nur zu den Herstellungskosten der Maschine beiträgt sondern auch die Drehzahlen, mit denen
die Masohine maximal arbeiten kann, begrenzt.
Derartige kontinuierlich arbeitende» Vollwandbecherzentrifugen in kleinen Größen, beispielsweise mit Betriebsleistungen
von 37,85 Liter (1Q Gallonen) pro Minute oder weniger, sind vorzugsweise
als freitragende Konstruktion ausgebildet derart, daß der Becher und der Förderer frei in das Gehäuse hineinragen und
nur an einem Ende abgestützt sind. Bei derartigen Konstruktionen (ibt der Gehäusegasdruck einen beträchtlichen Axialschub auf die
Horizontalach.ee aus, was nach bisheriger Ansicht eine völlige
TJmkonstruktion der bekannten Maschinen notwendig macht, um sie durch Einbau von Hauptschublagern für den Hochdruckbetrieb einzurichten,
wodurch sich die Kosten derartiger Zentrifugen außerordentlich erhöhen.
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Die Erfindung hat es sich zur Hauptaufgabe gemacht, alle
diese Probleme zu lösen oder zu vermeiden.
Die Erfindung sieht Maßnahmen vor, mit deren Hilfe Zentrifugalabscheider
der verschiedenartigsten Grundausführungen so eingerichtet werden können, daß sie sich über einen weiten Bereich
unterschiedlichster Verfahrensweisen und Drücke anwenden lassen, wobei eine Gasdientungsanordnung vorgesehen ist (obgleich
die Erfindung ebenso gut auch mit Dichtungsflüssigkeit arbeiten
kann), die eine lange Lebensdauer hat, billig zu reparieren ist und gewährleistet, daß wenig oder gar kein Gas in den Verfahrensraum und in die Atmosphäre aussickert. Insbesondere ermöglicht
die Erfindung eine Belastung der Dichtung in genau dem erwünschten Ausmaß mit kontrollierter Feineinstellung zwecks richtigen
Aufsitzens der Dichtung unabhängig vom jeweils herrschenden Verfahrensdruck.
Weiterhin gibt die Erfindung eine äußerst wirtschaftliche Vorrichtung zum Abdichten der Fördererachee gegen die Becherachse
in Vollwandbecherabscheidern an, durch die ein Aussickern und Durchtreten von Feststoffen zwischen diesen Achsen verhindert
und es dadurch möglich wird, Zentrifugen in Vollwandbecherausbildung für Hochdruckverfahren zu verwenden, was den Vorteil
mit sich bringt, daß man trockenere Feststofferzeugnisse und in vielen Fällen einen höheren Wirkungsgrad erhält.
Außerdem sollen die Schubwirkungen des Gehäusedruckes auf freitragend horizontal angeordnete Vollwandbecherzentrifugen,
und ebenso auch auf Zentrifugen, die an beiden Enden gelagert
sind, beseitigt werden, so daß als Hauptwellenlager hochtourige Eadialkugellager verwendet werden können und derartige Zentrifugen
für den Hochdruckbetrieb nicht umkonstruiert werden müssen.
Schließlich soll durch eine Kombination bestimmter Merkmale erreicht werden, daß man an derjenigen Stelle, wo die Dichtungen
am ehesten zu versagen pflegen, kleine, zirkumferentiale Kontaktgasdichtungen als Primärabdichtung anordnen kann, die sich mit
sehr viel geringeren Kosten erneuern und ersetzen lassen als Kontaktflächendichtungen.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß die Konstruktion einer leistungsfähigen Hochdruck-tTniversalzentrifuge maßgeblich
durch die veränderliche Natur der im Abscheidergehäuse auftretenden Drücke bestimmt wird. Die Dichtungskammer hat auf
der Gehäuseseite eine Dichtung, die für ein niedriges Druckgefälle, d.h. etwa 1/3 bis 1 atm (5-15 p.s.i.), bemessen sein
soll j wenn der Druckunterschied über diese Dichtung den Sollwert wesentlich übersteigt, so verkürzt sich die Lebensdauer
der Dichtung erheblich und tritt ein übermäßiges Lecken auf. Nicht nur werden für unterschiedliche Verfahren verschiedene
Drücke.benötigt, sondern es ist auch unmöglich^in einem gegebenen
Verfahren den Druck über eine längere Betriebsdauer
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konstant zu halten; vielmehr hat man mit Druckschwankungen um
etwa die Hälfte bis das Zweifache des Solldruckes zu rechnen. Die Dichtungskammer auf der Welle an der Stelle, wo diese aus
dem Gehäuse heraustritt, muß ein Puffermittel enthalten, dessen Druck höher ist als der Gehäusedruck, um das Eindringen von Feststoffen
in die Dichtung zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, daß
der Puffermitteldruck durch den Gehäusedruck reguliert wird, so daß an der kritischen Dichtung unabhängig vom jeweiligen Wert
des Gehäusedruckes ein konstantes Druckgefälle erzeugt wird. Sodann kann die Dichtung so ausgebildet werden, daß die Druckmittelkräfte
in vorhersagbarer Weise einwirken und die sich aus dem Druckgefälle ergebende Belastung der Dichtungselemente
minimal klein und damit die Lebensdauer der Dichtung maximal lang wird.
Indem man den Druckregler einstellbar ausbildet, ist für eine gewisse Verstellbarkeit"gesorgt derart, daß das Aufsitzen
der Dichtungen jeweils in der richtigen Weise auf die verschiedenen Arten von Puffermitteln vorabgestimmt werden kann, da
bestimmte Gase sich schwieriger abdichten lassen als andere Gase und Flüssigkeiten.
Ein weiterer und sehr wichtiger Aspekt der Erfindung iet
die E^^öckung, daß durch eine derartige Regulierung des Puffer-
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gasdruckes es möglich wird, eine Dichtung mit einer zirkumferentialen
Primärdichtungsfläche zu verwenden. Derartige Dichtungen
werden z.Zt. für Strahltriebwerke mit einer nutzbaren Lebensdauer von etwa 500 Stunden in Dichtungsöllagern massengefertigt
und sind daher billig. Die Dauerhaftigkeit solcher Dichtungen hängt in sehr starkem Maße vom Druckgefälle ab. Trotz
der vorteilhaft niedrigen Kosten und kleinen Abmessungen, verglichen
mit den sogenannten Flächendichtungen, haben diese Dichtungen
bisher noch niemals in Zentrifugalabscheidern Anwendung gefunden. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß sie sich dann
erfolgreich für diesen Zweck verwenden lassen, wenn man die vorerwähnte Regulierung des Puffergasdruckes vorsieht·
Das vorgeschlagene Diohtungssystem erweist sich als besonders
vorteilhaft in Verbindung mit dem Vollwandbecherabscheider, wobei eine zweite Gasdichtungskammer zwischen den beiden
Wellen vorgesehen ist und diese zweite Kammer mit der äußeren Kammer in Verbindung steht, so daß der Druck in beiden Kammern
durch, den Gehäusedruck reguliert wird.
Wenn man mit dem gehäusedruckregulierten Puffermitteldruck das äußere Ende der Becherwelle beaufschlagt, kann man den vom
Gehäusedruck ausgeübten Schub, gleichgültig wie stark er ist, vollständig kompensieren, so daß man für die Lagerung der
Bechernauptwelle lediglich hochtourige EadialkugeHager vorzusehen
braucht, was die Verwendung der bekannten einfachen Absehe id erkonstruk ti onen ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein besonders wirksames Regelsystem für den Druckausgleich und die Abdichtung des Puffermittels,
gleichgültig ob Flüssigkeit oder Gas, sowie eine besonders
wirksame Kombination aus Puffergasaystem und Dichtungskonstruktion
für kleine Zentrifugalabscheider vorgeschlagen.
Die Erfindung ist nachstehend in ihrer bevorzugten Ausführungsform
anhand einer kleinen, freitragenden Vollwandbecher-Hochdruckzentrifuge mit konzentrischen Wellen beschriebe^.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine teils im Schnitt .und teils schematisch dargestellte
Seitenansicht des Abscheiders;
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der in der Maschine
nach Fig. 1 verwendeten Dichtungskonstruktion?
Fig. 3 eine noch weiter vergrößerte, teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht des Umfangsdichtungsteiles in der Dichtungskonstruktion
nach Fig. 2.
Die in Fig. 1 gezeigte Zentrifuge besteht aus einem ortsfesten
Gehäuse 12 und zwei konzentrischen, horizontalachsigen rotierenden Elementen, und zwar einem Vollwandbeeher 14 und
einer hohlnabigen Förderschnecke 16, deren Blattenden 17 so geformt sind, daß sie sich der Innenform des Bechers genau anpassen.
Das Hochdruck-Verfahrensgas und die Speisesuspension
werden durch ein ortsfestes Rohr 18 in die Förderernabe einge-
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leitet und unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft durch Löcher
20 in den Raum zwischen dem Förderer und dem Becher gedruckt. Die Suspension..wird gegen den Becher geschleudert, und die suspendierten
Feststoffe setzen sich an der Becherwandimg- ab. Die
Flüssigkeit fließt am einen Ende über einen Überlauf 22 nach
außen ab, während die Förderschnecke 16, die über ein Differentialgetriebe
24 mit einer von der Becherdrehzahl etwas abweichenden Geschwindigkeit gedreht wird, die Feststoffe über den schrägen
Teil 14' des Bechers zu einem vom Überlauf 22 radial nach innen beabstandeten Hebel 26 fördert, wo der Becher endet und
die Feststoffe durch Zentrifugalkraft über den Auslaß 28 ausgestoßen werden.
Der Becher und die Förderschnecke sind bei dieser Ausführungsform "freitragend" angeordnet, d.h. jeweils nur an einem
Ende abgestützt und gelagert, und zwar der Becher 14 durch die Becherwelle 30 und die Förderschnecke durch die konzentrisch
in der Becherwelle angeordnete Fördererwelle 32. Zwei im Abstand voneinander angeordnete HauptlagerböcKe 34 und 36 tragen je
ein hochtouriges Radialkugellager 38 bzw. 39, in denen die Becherwelle gelagert ist. Das Gehäuse für das Planetengetriebe
24 ist auf der Becherwelle zwischen den beiden Lagern befestigt. Die Fördererwelle 32, die mit niedrigerer Drehzahl rotiert als
die Becherwelle 30, ist in Bezug auf die Becherwelle durch zwei Spurlager 40 und eine Buchse 15 gelagert.
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Die Becherwelle 30 mit dem daran befestigten Getriebe
wird durch einen Flachriemen 42 angetrieben. Der durch das Getriebe
erzeugte Gangunterschied zwischen der Becherwelle 30 und der Fördererwelle 32 wird durch eine Schaltwelle 44 geregelt.
An der Stelle, wo die Wellen 30 und 32 aus dem Gehäuse herausragen, befindet sich eine die Becherwelle 30 umgebende
Dichtungskammer 46. Eine zweite Dichtungskammer 48 befindet
sich zwischen der Becherwelle und der Fördererwelle 32. Die Verbindung zwischen den beiden Dichtungskammern wird durch
Durchlässe 50 hergestellt, welche die Becherwelle 30 in Richtung zur Achsenmitte durchsetzen. An das Innere des Gehäuses
ist eine Druckleitung 52, die ein Druckrelais 54 steuert, angeschlossen. Die Einlaßleitung 56 dieses Beiais .ist an eine
Quelle 58 eines Druckmittels, in diesem FaIl^ eines Inertgases
mit einem wesentlich oberhalb des Gehäusedruckes liegenden
Dauerdruck, anschließbar· Der -Auslaß 60 des Relais besteht aus einer Bezugsdruckleitung, welche die nachstehend zu beschreibenden
Regler betätigt. Das durch den Gehäusedruck gesteuerte Relais 54 erniedrigt den Gasdruck aus der Leitung
soweit, daß er dem Druck in der Leitung 52 gleich wird, so daß die Bezugsdruckleitung 60 ein Gas führt, das weniger schädlich
und kostspielig als das Gehäusegas sein kann, jedoch den gleichen Druck hat. Die Bezugsdruckleitung 60 verzweigt sich nach den
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beiden Druckreglern 62 und 64. Der Regler 62 ist an die Einlaßleitung
65 angeschlossen, die an eine Quelle eines Dichtungsgases oder anderweitigen Druckmittels, dessen Dauerdruck wesentlich
höher als der Gehäusedruck ist, anschließbar ist. Dieser Regler beschickt über die Leitung 66 die Dichtungskammer 46.
Der Regler 62 wird durch den Bezugsdruck in der Leitung 60 so gesteuert, daß der in der Leitung 66 herrschende Druck um einen
geringen konstanten Betrag höher ist als der Gehäusedruck, und zwar unabhängig vom jeweils herrschenden Gehäusedruck und seinen
Schwankungen. Der Regler 62 hat einen Handgriff 68, mit dem sich das Reduktionsverhältnis des Heglers über einen bestimmten Bereich
von Übergenaueedrücken einstellen läßt, so daß die Belastung
der Dichtungskammer verändert und dadurch das Aufsitzen
der Dichtungsflächen eingestellt und das Lecken der Dichtung
kontrolliert werden kann.
Am äußeren Ende 30' der Becherwelle befindet sich eine
Ausgleichskammer 68, die ein auf die Stirnflächen 70, 72 und 74 der Becherwelle einen Einwärtsdruck ausübendes Puffermittel
enthält. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Gesamtfläche
dieser Stirnflächen gleich der Summe der Querschnittsflächen der Becherwelle und der Fördererwelle an der Stelle 76,
wo die beiden Wellen aus dem Gehäuse herausragen· Der zweite Zweig der Bezugsdruckleitung ist an den Regler 64 angeschlossen.
Dieser Regler ist mit einer Einlaßleitung 78 an eine Quelle eines
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Druckmittels 80 mit einem Dauerdruck, der wesentlich höher als der G-ehäusedruck ist, anschließbar. Der Regler 64 beschickt über
die leitung 82 die Ausgleichskammer 68. Er wird durch den Bezugsdruck der Leitung 60 so gesteuert, daß der in der Leitung 82 herrschende
Druck genau gleich dem Bezugsdruck und dem G-ehäusedruck ist. Der Regler 64 ist vorzugsweise nicht verstellbar, um sicherzustellen,
daß die Puffer- oder Ausgleichswirkung nicht gestört wird.
Wie man in Pig. 2 und 3 sieht, besteht die Dichtungskammer 46, welche die Becherwelle 30 umgibt, aus einer an der Becherwelle
befestigten zylindrischen Harthülse 33. Zwischen dieser Hälse und der Dichtungsringanordnung 84 besteht an der Stelle
86 eine Umfangsprimärdichtung mit geringem Druckgefälle. Der Dichtungsring bildet zugleich bei 88 eine Sekundärdichtung mit
einer Wandung 90, wobei die aufeinanderliegenden Flächen der
Dichtung 88 durch eine Feder 92 gegeneinandergedräckt werden.
Die Wandung 90 ist auf ihrer einen Seite mit dem Gehäusedruck beaufschlagt und bildet mit ihrer anderen Seite das eine Ende
der Dichtungskammer. Das andere Ende der Dichtungskämmer wird
durch einen abdichtend auf der Becherwelle 30 befestigten Hartring 94 und einen mit diesem Ring 94 eine Flächendiehtung 98
bildenden Kohledichtungsring 96 gebildet. Der Dichtungsring 96 ist durch einen federnd ausweitbaren Balg 100 gehaltert, der
an seinem anderen Ende an einer Verlängerung 102 der Wandung
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befestigt ist. Der dehnbare Balg bildet mit den anderen Flächen eine Kammer, die von der Niederdruckgefälleseite mit der Primärdichtung
-86 und der Sekundärdichtung 88 bis zur Primärdichtung
98 auf der Hochdruckgefälleseite reicht. Die Speiseleitung 66 für das Dichtungsgas ist an diese Kammer angeschlossen, so daß
in der Kammer ein Druck aufrechterhalten wird, der um einen geringen konstanten Betrag oberhalb des jeweiligen Gehäusedruckes
liegt.
Wie man in Pig. 3 sieht, besteht die Dichtungsringanordnung 84 aus drei geteilten Kohleringen, dem Dichtungsring 104, dem
Stützring 108 und dem Deckring 110. Der Dichtungsring 104 hat
an demjenigen Teil seiner Zylinderfläche, der sich zunächst dem
Gehäuse befindet, einen zylindrischen Dichtungsdamm 86·. Von
diesem Dichtungsdamm, der eine axiale Länge von etwa 0,5 mm (0,02 Zoll) hat, verlaufen Pufferdruckschlitze 106 über die
gesamte restliche Fläche des Ringes 104 und des Stützringes 108 axial nach rückwärts. Der am Außenumfang des Dichtungsringes
befestigte Deckring 110 hat die gleiche axiale Länge wie der Dichtungsring. Eine Bandfeder 112 mit genau definierter Spannwirkung
drückt den Deckring und den Dichtungsring auf die Hülse 33, so daß der Dichtungsdamm 86· die Hülse 33 unter Bildung der
Primärdichtung 86 mit genau der richtigen Abdichtkraft faßt.
Eine weitere Bandfeder 114 drückt den Stützring gegen die Hülse 33. Die gekrümmten Flächen sowohl des Dichtungsringes 104 als
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auch des Stützringes 108 fassen die Hülse, so daß die Dichtung
in der richtigen Lage justiert wird und die Spannkräfte der Federn sich verteilen, während die Schlitze 106 dafür sorgen,
daß das gesamte Druckgefälle am Damm 86' herrscht. In bekannter
Weise werden die durch das Druckgefälle erzeugten wirksamen Kräfte durch die Schmalheit des Dammes 86· begrenzt. Ein sehr
wichtiges Merkmal "besteht darin, daß der Regler 62 sicherstellt, daß das Druckgefälle der primären Umfangsdichtung auf einem im
wesentlichen konstanten Mindestwert gehalten wird, so daß die Dichtung verschleißfrei dem erforderlichen Dauerbetrieb über
Tausende von Stunden standhält.
Die Dichtungsringanordnung 84 bildet mittels eines zweiten Dammes 88' in der Stirnfläche des Dichtungsringes 104 zugleich
die Sekundärdichtung 88 mit der Wandung 90. Durch Polster 116 werden die restlichen Teile des Dichtungsringes und des Deckringes
in Bezug auf die Wandung 90 justiert, während der Dichtungsdruck am Damm 88· angreifen kann, wodurch sichergestellt
wird, daß das Druckgefälle über eine nur kurze Länge der Dichtung herrscht.
Wie in fig. 2 gezeigt, hat der Dichtungsring 96 auf der
Hochdruckgefälleseite einen in der Mitte seiner Stirnfläche angeordneten Damm 118 sowie Durchlässe 120 sowie 122, die in
Verbindung mit Rillen 120» und 122· dafür sorgen, daß das gesamte Druckgefälle an diesem Damm 118 herrscht. Diese Dichtung
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arbeitet mit hohem Druckgefälle, so daß eine Änderung im Gehäusedruck
und eine entsprechende Änderung des Druckes in der Dichtungskammer eine prozentual viel kleinere Änderung der Belastung
dieser Dichtung als bei der Niederdruckgefälledichtung, und folglich eine entsprechend geringere Abnützung hervorruft.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird die zwischen der Fördererwelle 32 und der Becherwelle 30 bestehende zweite Dichtungskammer
durch einen O-Ring 124 am Gehäuseende der Kammer und eine Kontaktdichtung
126 am anderen Ende gebildet. Die Schubkraft kann von der Fördererwelle auf die Becherwelle durch zwei billige
Kugellager 40 mit Winkelberührung übertragen werden, da die Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Wellen verhältnismäßig
gering sind.
Ein sehr wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß man einen Zentrifugalabscheider nunmehr
mit Niederdruckgefälle-Gasdichtungen ausrüsten kann, die unmittelbar am Gehäuse, wo am ehesten Versager auftreten, angeordnet
sind, wobei insbesondere diese Gasdichtungen mit zirkumferentialem Primärkontakt ausgebildet sein können. Dies bringt
die großen Vorteile geringer Kosten, kleiner Abmessungen und leichter Ersetzbarkeit mit sich. Die Erfindung bietet aber
auch gewisse Vorteile in Fällen, wo ein flüssiges Dichtungsmittel verwendet wird.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen und gezeigten konstruktiven Einzelheiten beschränkt.
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Claims (13)
14327/Ö
Patentanspruch ei
1 .-^-Zentrifuge mit einem Druckgehäuse j mindestens
einer aus dem Gehäuse herausragenden Drehwelle; einem im Gehäuse
angeordneten, durch die V/elle angetriebenen Abscheiderteil;
einer Einrichtung, durch welche die Welle mit einer solchen Drehzahl angetrieben wird* daß das Abscheiderteil hohe
Trennkräfte erzeugt; Vorrichtungen, durch welche in das Gehäuse eine zu trennende Suspension und ein einen hohen Überdruck im
Gehäuse aufrechterhaltendes Gas eingespeist werden können; und einer Flussigkeits- oder Gasdichtungskammer, welche die Welle
an derjenigen Stelle, wo sie aus dem Gehäuse herausragt, umgibt und mit einem Dichtungsmittel gefüllt werden kann, dessen Druck
höher ist als der im Gehäuse herrschende Druck, dadurch
gekennzeichnet , daß eine Niederdruckgefälle-Kontaktdichtung
zwischen der Drehwelle und dem Gehäuse die Kammer gegen Aussickern von Druckmittel in das Gehäuse abdichtet;
daß eine Hochdruckgefälle-Kontaktdichtung zwischen einer'
Wand«»g-der Dichtungskammer und der Drehwelle die Kammer gegen
Aussickern von Druckmittel in die Atmosphäre abdichtet; daß eine Leitung an eine Torratsquelle eines Dichtungsmittels, dessen
Druck höher ist als der Gehäusedruck, anschließbar ist; daß ein Druckregler mit seinem Einlaß an die genannte Leitung an-
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geschlossen ist und die Dichtungskammer mit Druckmittel beschickt;
und daß eine durch den Gehäusedruck betätigte Steuer- · vorrichtung den Druckregler veranlaßt, den Dichtungsmitteldruck
soweit zu erniedrigen, daß er jeweils um einen gegebenen konstanten Betrag über dem Gehäusedruck liegt derart, daß die
Niederdruckgefälledichtung einer konstanten Belastung ausgesetzt ist.
2.-)· ZentrifugeSrgtey nach Anspruch 1 mit einem Vollwandbecher
und einem darin angeordneten Förderer, einer den Becher tragenden, aus dem Gehäuse herausragenden Hohldrehwelle, einer
konzentrisch innerhalb der Becherwelle angeordneten Fördererwelle
und einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Vorrichtung, welche die beiden Wellen mit hohen, jedoch verschiedenen
Drehzahlen antreibt, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den beiden Wellen eine zweite Plüssigkeits-
oder Gasdichtungskammer vorgesehen ist, und daß die zweite Diohtungskammer über die Beoherwelle durchsetzende
Durchlässe mit der ersten Diohtungskammer in Verbindung steht derart, daß in beiden Kammern im wesentlichen der gleiche Druck
herrscht.
3.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche den Betrag
des vom Druckregler erzeugte konstanten, positiven Druckgefälles
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verändern derart, daß eine Anpassung an verschiedenartige Dichtungsmittel vorgenommen werden kann und für einen jeweils
richtigen Sitz der Ifiederdruckgefälledichtung gesorgt wird.
4.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungsmittel
ein Gas verwendet wird.
5.) Zentrifugalabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die liiederdruckgefälledichtung der ersten Dichtungskammer die
Form allgemein zylindrischer, aufeinanderpassender Primärdichtungsflächen
hat.
6.) Zentrifugalabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Drehwelle durch den Gehäusedruck mit einem
nach auswärts gerichteten Axialschub beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Drehwelle
eine besondere, dem Schub entgegengerichtete Fläche vorgesehen ist, die mit einer vom Gehäusedruck regulierten Ausgleichskraft
beaufschlagt wird»
7.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehwelle horizontal angeordnet und ohne Spurlager drehbar gelagert ist»
8.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 6 oder 7» ö a d u r c h
gekennzeichnet , daß die hohl ausgebildete Dreh—
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welle einen Vollwandzentrifugenbecher innerhalb des Gehäuses
trägt und eine zweite Drehwelle haltert, die einen mit einer ▼on der Drehzahl der ersten Welle abweichenden Drehzahl rotierenden
Förderer trägt, und daß ein Spurlager den Schub von der zweiten auf die erste Welle überträgt, wobei die besondere Fläche
an der ersten Welle vorgesehen ist.
9·) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die besondere
fläche im Abstand vom Gehäuse angeordnet ist und um sie herum
eine Ausgleichskammer angeordnet ist.
10.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichskammer mit einem unachädlichen Druckmittel gefüllt ist, dessen Druck durch einen
▼om Gehäusedruck betätigten Regler reguliert wird.
11.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 10, gekennzeichnet du roh eine Bezugsdruckleitung, deren
Druck durch den Gehäusedruck reguliert wird und die sowohl den
Diohtungskammerdruck als auch den Ausgleichskammerdruck steuert.
12·) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Regelung des Dichtungskammer druckes verstellbar ist, während die Regelung des Ausgleiohekaomerdruckee
in Bezug auflden Bezugsdruck unveränderlich ist.
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13.) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 6-12, dadurch
gekennzeichnet , daß die Drehwelle aus nur einem Ende des Gehäuses herausragt.
14·) Zentrifugalabscheider nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehwelle freitragend
ausgebildet ist.
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